DE69301418T2 - Double heat pump cryogenic rectification system - Google Patents

Double heat pump cryogenic rectification system

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Description

Technisches GebietTechnical area

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf die kryogene Rektifikation von Gemischen mit Sauerstoff und Stickstoff, z.B. Luft, und insbesondere bezieht sie sich auf ein kryogenes Rektifikationsverfahren und eine kryogene Rektifikationsvorrichtung zur Herstellung von Hochdruckproduktgas, wie sie in den Oberbegriffen von Anspruch 1 und 7, welche auf EP-A-0 042 676 basieren, definiert sind.This invention relates generally to the cryogenic rectification of mixtures containing oxygen and nitrogen, e.g. air, and more particularly to a cryogenic rectification process and apparatus for producing high pressure product gas as defined in the preambles of claims 1 and 7, which are based on EP-A-0 042 676.

Stand der TechnikState of the art

Die Nachfrage nach Hochdrucksauerstoffgas steigt aufgrund der stärkeren Verwendung von Hochdrucksauerstoff bei Teiloxidationsprozessen, wie z.B. Kohlevergasung zur Stromerzeugung, Wasserstofferzeugung und Stahlherstellung, an. Oft wird auch Stickstoff bei diesen Prozessen verwendet.The demand for high pressure oxygen gas is increasing due to the increased use of high pressure oxygen in partial oxidation processes such as coal gasification for power generation, hydrogen production and steel production. Nitrogen is also often used in these processes.

Sauerstoffgas wird kommerziell in großen Mengen allgemein mittels kryogener Rektifikation von Luft hergestellt. Ein Weg zur Herstellung des Sauerstoffgases bei hohem Druck besteht darin, das Produktsauerstoffgas aus der kryogenen Rektifikationsanlage zu komprimieren. Dies ist jedoch sowohl hinsichtlich der Kapitalkosten fur den Produktsauerstoffkompressor als auch hinsichtlich der Betriebskosten bei der Leistungsversorgung des Produktsauerstoffkompressors kostspielig. Ein anderer Weg zur Herstellung von Hochdrucksauerstoffgas besteht darin, die kryogene Rektifikationsanlage bei einem höheren Druck zu betreiben und somit den Sauerstoff bei einem höheren Anfangsdruck herzustellen und die Anforderungen an stromabwärtige Kompression zu verringern oder zu eliminieren. Unglücklicherweise verringert der Betrieb der kryogenen Rektifikationsanlage bei einem höheren Druck die Effizienz des Herstellungsverfahrens, da die Trennung der Komponenten von den relativen Flüchtigkeiten der Komponenten abhängt, welche mit ansteigendem Druck abnehmen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn Hochdruckstickstoffprodukt ebenfalls von der kryogenen Rektifikationsanlage gewünscht wird, da der Abzug von Stickstoff aus der Hochdruckdestillationskolonne als Produkt die Rückflußmenge verringert, welche verwendet werden kann, so daß sich die Sauerstoffausbeute verringert.Oxygen gas is produced commercially in large quantities generally by cryogenic rectification of air. One way to produce the oxygen gas at high pressure is to compress the product oxygen gas from the cryogenic rectification unit. However, this is expensive both in terms of capital costs for the product oxygen compressor and in terms of operating costs in powering the product oxygen compressor. Another way to produce high pressure oxygen gas is to operate the cryogenic rectification unit at a higher pressure, thus producing the oxygen at a higher initial pressure and reducing or eliminating the downstream compression requirements. Unfortunately, operating the cryogenic rectification unit at a higher pressure reduces the efficiency of the production process because the separation of the components depends on the relative volatilities of the components, which decrease with increasing pressure. This is particularly the case when high pressure nitrogen product is also desired from the cryogenic rectification unit, since the withdrawal of nitrogen from the high pressure distillation column as product reduces the amount of reflux that can be used, thus reducing the oxygen yield.

Ein kryogenes Rektifikationsverfahren zur Herstellung von Hochdruckprodukt bei dem:A cryogenic rectification process for producing high pressure product in which:

(A) ein unter erhöhtem Druck stehender Einsatzluftstrom übergangsgekühlt und sich ergebendes Einsatzluftfluid in eine bei hohem Druck arbeitende Kolonne eingeleitet wird;(A) transition cooling an elevated pressure feed air stream and introducing the resulting feed air fluid into a high pressure column;

(B) Einsatzluft in der bei hohem Druck arbeitenden Kolonne mittels Tiefiemperatur- Rektifikation in erstes stickstoffreiches Fluid und mit Sauerstoff angereichertes Fluid zerlegt wird;(B) feed air is separated in the column operating at high pressure by means of low temperature rectification into first nitrogen-rich fluid and oxygen-enriched fluid;

(C) erstes stickstoffreiches Fluid und mit Sauerstoff angereichertes Fluid in eine bei einem niedrigeren Druck arbeitende Kolonne eingeleitet und darin mittels Tieftemperatur-Rektifikation in zweites stickstoffreiches Fluid und sauerstoffreiches Fluid zerlegt werden;(C) introducing the first nitrogen-rich fluid and the oxygen-enriched fluid into a column operating at a lower pressure and separating them therein into the second nitrogen-rich fluid and the oxygen-rich fluid by means of cryogenic rectification;

(D) zweites stickstoffreiches Fluid von der bei einem niedrigeren Druck arbeitenden Kolonne abgezogen wird; und(D) withdrawing a second nitrogen-rich fluid from the column operating at a lower pressure; and

(E) sauerstoffreiches Fluid von der bei einem niedrigeren Druck arbeitenden Kolonne abgezogen wird, das sauerstoffreiche Fluid auf einen höheren Druck aufgedrückt wird, und ein übergangserwärmtes Fluid als Hochdruck-Produktsauerstoff gewonnen wird;(E) withdrawing oxygen-rich fluid from the column operating at a lower pressure, pressurizing the oxygen-rich fluid to a higher pressure, and recovering a transition-heated fluid as high pressure product oxygen;

ist aus EP-A-0 042 676 bekannt, worin auch eine kryogene Rektifikationsvorrichtung zur Herstellung von Hochdruckprodukt mit:is known from EP-A-0 042 676, which also describes a cryogenic rectification device for producing high pressure product with:

(A) einem Einsatzluftverdichter, einem Wärmetauscher, einer ersten Kolonne und einer Anordnung zum Überleiten von Einsatzluft von dem Einsatzluftverdichter zu dem Wärmetauscher und von dem Wärmetauscher zu der ersten Kolonne;(A) a feed air compressor, a heat exchanger, a first column and an arrangement for passing feed air from the feed air compressor to the heat exchanger and from the heat exchanger to the first column;

(B) einer zweiten Kolonne und einer Anordnung zum Überleiten von Fluid von der ersten Kolonne zu der zweiten Kolonne;(B) a second column and means for transferring fluid from the first column to the second column;

(C) einer Pumpe, einer Anordnung zum Überleiten von Fluid von der zweiten Kolonne zu der Pumpe und von der Pumpe zu dem Wärmetauscher; und(C) a pump, means for transferring fluid from the second column to the pump and from the pump to the heat exchanger; and

(D) einer Anordnung zum Gewinnen von Fluid von dem Wärmetauscher offenbart ist.(D) an arrangement for recovering fluid from the heat exchanger is disclosed.

Bei diesem bekannten Verfahren und bei dieser bekannten Vorrichtung ist über dem Kopf der Hochdrucksäule ein offener Stickstoffkühlkreislauf vorgesehen, um einen zusätzlichen Rückfluß für die Hochdrucksäule zu erzeugen.In this known method and in this known device, an open nitrogen cooling circuit is provided above the head of the high-pressure column in order to generate an additional reflux for the high-pressure column.

Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein kryogenes Rektifikationssystem zu schaffen, welches Hochdruckproduktgas mit verbesserter Effizienz gegenüber mit herkömmlichen Systemen erzielbaren Ergebnissen herstellen kann, insbesondere wenn sowohl Sauerstoff als auch Hochdruckstickstoffproduktgas gewünscht sind.It is an object of this invention to provide a cryogenic rectification system which can produce high pressure product gas with improved efficiency over results achievable with conventional systems, particularly when both oxygen and high pressure nitrogen product gas are desired.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die obigen und weitere Aufgaben, die sich dem Fachmann aus dieser Offenbarung erschließen, werden mittels der vorliegenden Erfindung gelöst, deren einer Aspekt in einem kryogenen Rektifikationsverfahren zur Herstellung von Hochdruckprodukt besteht, bei dem:The above and other objects which will become apparent to those skilled in the art from this disclosure are achieved by means of the present invention, one aspect of which is a cryogenic rectification process for producing high pressure product, in which:

(A) ein unter erhöhtem Druck stehender Einsatzluftstrom übergangsgekühlt und sich ergebendes Einsatzluftfluid in eine bei hohem Druck arbeitende Kolonne eingeleitet wird;(A) transition cooling an elevated pressure feed air stream and introducing the resulting feed air fluid into a high pressure column;

(B) Einsatzluft in der bei hohem Druck arbeitenden Kolonne mittels Tieftemperatur- Rektifikation in erstes stickstoffreiches Fluid und mit Sauerstoff angereichertes Fluid zerlegt wird;(B) feed air is separated into first nitrogen-rich fluid and oxygen-enriched fluid in the high pressure column by means of cryogenic rectification;

(C) erstes stickstoffreiches Fluid und mit Sauerstoff angereichertes Fluid in eine bei einem niedrigeren Druck arbeitende Kolonne eingeleitet und darin mittels Tieftemperatur-Rektifikation in zweites stickstoffreiches Fluid und sauerstoffreiches Fluid zerlegt werden;(C) introducing the first nitrogen-rich fluid and the oxygen-enriched fluid into a column operating at a lower pressure and separating them therein into the second nitrogen-rich fluid and the oxygen-rich fluid by means of cryogenic rectification;

(D) zweites stickstoffreiches Fluid von der bei einem niedrigeren Druck arbeitenden Kolonne abgezogen wird; und(D) withdrawing a second nitrogen-rich fluid from the column operating at a lower pressure; and

(E) sauerstoffreiches Fluid von der bei einem niedrigeren Druck arbeitenden Kolonne abgezogen wird, das sauerstoffreiche Fluid auf einen höheren Druck aufgedrückt wird, und ein übergangserwärmtes Fluid als Hochdruck-Produktsauerstoff gewonnen wird;(E) withdrawing oxygen-rich fluid from the column operating at a lower pressure, pressurizing the oxygen-rich fluid to a higher pressure, and recovering a transition-heated fluid as high pressure product oxygen;

dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that

- in dem Verfahrensschritt (D) ferner das zweite stickstoffreiche Fluid verdichtet wird, das verdichtete zweite stickstoffreiche Fluid übergangsgekühlt wird, und das sich ergebende zweite stickstoffreiche Fluid in die bei hohem Druck arbeitende Kolonne eingeleitet wird, und- in process step (D) the second nitrogen-rich fluid is further compressed, the compressed second nitrogen-rich fluid is transition cooled, and the resulting second nitrogen-rich fluid is introduced into the high pressure column, and

- in dem Verfahrensschritt (E) ferner das aufgedrückte sauerstoffreiche Fluid mittels indirektem Wärmeaustausch mit der übergangskühlenden, unter erhöhtem Druck stehenden Einsatzluft und dem übergangskühlenden, verdichteten, zweiten stickstoffreichen Fluid übergangserwärmt wird.- in process step (E), the pressurized oxygen-rich fluid is further cooled by means of indirect heat exchange with the transition-cooling system under increased pressure stagnant feed air and the transition-cooling, compressed, second nitrogen-rich fluid.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in einer kryogenen Rektifikationsvorrichtung zur Herstellung von Hochdruckprodukt, mit:Another aspect of the invention is a cryogenic rectification device for producing high pressure product, comprising:

(A) einem Einsatzluftverdichter, einem Wärmetauscher, einer ersten Kolonne und einer Anordnung zum Überleiten von Einsatzluft von dem Einsatzluftverdichter zu dem Wärmetauscher und von dem Wärmetauscher zu der ersten Kolonne;(A) a feed air compressor, a heat exchanger, a first column and an arrangement for passing feed air from the feed air compressor to the heat exchanger and from the heat exchanger to the first column;

(B) einer zweiten Kolonne und einer Anordnung zum Überleiten von Fluid von der ersten Kolonne zu der zweiten Kolonne;(B) a second column and means for transferring fluid from the first column to the second column;

(C) einer Pumpe, einer Anordnung zum Überleiten von Fluid von der zweiten Kolonne zu der Pumpe und von der Pumpe zu dem Wärmetauscher; und(C) a pump, means for transferring fluid from the second column to the pump and from the pump to the heat exchanger; and

(D) einer Anordnung zum Gewinnen von Fluid von dem Wärmetauscher;(D) means for recovering fluid from the heat exchanger;

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner versehen ist mitcharacterized in that the device is further provided with

(E) einem Stickstoffverdichter, einer Anordnung zum Überleiten von Fluid von der zweiten Kolonne zu dem Stickstoffverdichter, von dem Stickstoffverdichter zu dem Wärmetauscher und von dem Wärmetauscher zu der ersten Kolonne.(E) a nitrogen compressor, means for transferring fluid from the second column to the nitrogen compressor, from the nitrogen compressor to the heat exchanger and from the heat exchanger to the first column.

Wie hier verwendet, bezeichnet der Begriff "indirekter Wärmeaustausch" das In-Wärmeaustauschbeziehung-Bringen zweier Fluidströme ohne jeglichen physikalischen Kontakt oder Durchmischen der Fluide miteinander.As used herein, the term "indirect heat exchange" refers to bringing two fluid streams into heat exchange relationship without any physical contact or mixing of the fluids with each other.

Wie hier verwendet, bezeichnet der Begriff "Übergangserwärmung" entweder das Erwärmen eines Fluids, welches zu dessen Verdampfung aus dem flüssigen Zustand in den dampfförmigen Zustand führt, oder das Erwärmen eines Fluids bei einem Druck, welcher oberhalb dessen kritischen Drucks liegt, durch einen Temperaturbereich hindurch, welcher die kritische Temperatur des Fluids einschließt.As used herein, the term "transition heating" refers to either heating a fluid resulting in its vaporization from the liquid state to the vapor state or heating a fluid at a pressure above its critical pressure through a temperature range including the critical temperature of the fluid.

Wie hier verwendet, bezeichnet der Begriff "Übergangskühlung" entweder das Abkühlen eines Fluids, was zu dessen Kondensation aus dem dampfförmigen Zustand in den flüssigen Zustand führt, oder das Abkühlen eines Fluids bei einem Druck, welcher oberhalb dessen kritischen Drucks liegt, von einer Anfangstemperatur, welche mindestens 1,2mal dessen kritische Temperatur beträgt, zu einer Endtemperatur, welche innerhalb des Bereichs von 0,5 bis 1,1 mal dessen kritische Temperatur liegt.As used herein, the term "transition cooling" means either cooling a fluid resulting in its condensation from the vapor state to the liquid state, or cooling a fluid at a pressure above its critical pressure from an initial temperature that is at least 1.2 times its critical temperature to a final temperature that is within the range of 0.5 to 1.1 times its critical temperature.

Wie hier verwendet, bezeichnet der Begriff "Einsatzluft" ein Gemisch mit hauptsächlich Stickstoff und Sauerstoff, wie beispielsweise Luft.As used herein, the term "feed air" means a mixture containing primarily nitrogen and oxygen, such as air.

Wie hier verwendet, bezeichnet der Begriff "Kompressor" eine Vorrichtung zum Erhöhen des Drucks eines Gases.As used herein, the term "compressor" means a device for increasing the pressure of a gas.

Wie hier verwendet, bezeichnet der Begriff "Expander" eine Vorrichtung, die zum Gewinnen von Arbeit aus einem komprimierten Gas mittels der Erniedrigung dessen Drucks verwendet wird.As used herein, the term "expander" means a device used to extract work from a compressed gas by lowering its pressure.

Wie hier verwendet, bezeichnet der Begriff "Kolonne" eine Destillations- oder Fraktionierungskolonne oder -zone, d.h. eine Kontaktkolonne oder -zone, in welcher Flüssig- und Dampfphasen im Gegenstrom miteinander in Kontakt gebracht werden, um die Trennung eines Fluidgemischs zu bewirken, wie z.B. mittels des In-Kontakt-Bringens der Dampf- und Flüssigphasen auf Dampf-Flüssigkeits-Kontaktelementen, wie beispielsweise auf einer Serie von in vertikaler Richtung in Abstand voneinander befindlichen Böden oder Platten, welche innerhalb der Kolonne und/oder auf Packungselementen angebracht sind, welche strukturierte und/oder ungeordnete Packungselemente sein können. Für eine weitere Diskussion von Destillationskolonnen sei verwiesen auf Chemical Engineer's Handbook, Fifth Edition, herausgegeben von R.H. Perry und C.H. Chilton, McGraw-Hill Book Company, New York, Kapitel 13 "Distillation", B.D. Smith et al., Seite 13-3, The Continuous Distillation Process.As used herein, the term "column" refers to a distillation or fractionation column or zone, i.e., a contact column or zone in which liquid and vapor phases are contacted in countercurrent to effect separation of a fluid mixture, such as by contacting the vapor and liquid phases on vapor-liquid contact elements, such as a series of vertically spaced trays or plates disposed within the column and/or on packing elements, which may be structured and/or random packing elements. For further discussion of distillation columns, see Chemical Engineer's Handbook, Fifth Edition, edited by R.H. Perry and C.H. Chilton, McGraw-Hill Book Company, New York, Chapter 13 "Distillation," B.D. Smith et al., pages 13-3, The Continuous Distillation Process.

Dampf- und Flüssigkeit skontakt-Trennprozesse hängen von der Differenz der Dampfdrücke für die Komponenten ab. Die Komponente mit hohem Dampfdruck (oder die flüchtigere oder niedrig siedende Komponente) neigt dazu, sich in der Dampfphase zu konzentrieren, während die Komponente mit niedrigem Dampfdruck (oder weniger flüchtige oder hoch siedende Komponente) dazu neigt, sich in der flüssigen Phase zu konzentrieren. Destillation ist das Trennverfahren, bei welchem das Erhitzen eines flüssigen Gemischs verwendet werden kann, um die flüchtige(n) Komponente(n) in der Dampfphase und damit die weniger flüchtige(n) Komponente(n) in der Flüssigphase zu konzentrieren. Eine teilweise Kondensation ist das Trennverfahren, bei welchem das Abkühlen eines Dampfgemischs dazu verwendet werden kann, die flüchtige(n) Komponente(n) in der Dampfphase und damit die weniger flüchtige(n) Komponente(n) in der Flüssigphase zu konzentrieren. Rektifikation oder kontinuierliche Destillation ist das Trennverfahren, welches nacheinander folgende teilweise Verdampftings- und Kondensationsschritte kombiniert, wie man sie mittels einer Gegenstrombehandlung der Dampf- und Flüssigphasen erhält. Das Gegenstrom-In-Kontakt-Bringen der Dampf- und Flüssigphasen ist adiabatisch und kann integralen oder differentiellen Kontakt zwischen den Phasen einschließen. Trennverfahrenanordnungen, welche die Prinzipien der Rektifikation verwenden, um Gemische zu trennen, werden oft gleichbedeutend als Rektifikationskolonnen, Destillationskolonnen oder Fraktionierungskolonnen bezeichnet. Kryogene Rektifikation ist ein Rektifikationsverfahren, welches mindestens teilweise bei niedrigen Temperaturen, wie beispielsweise bei Temperaturen bei oder unterhalb von 150ºK ausgeführt wird.Vapor and liquid contact separation processes depend on the difference in vapor pressures for the components. The component with high vapor pressure (or the more volatile or low boiling component) tends to concentrate in the vapor phase, while the component with low vapor pressure (or less volatile or high boiling component) tends to concentrate in the liquid phase. Distillation is the separation process in which heating of a liquid mixture can be used to concentrate the volatile component(s) in the vapor phase and thus the less volatile component(s) in the liquid phase. Partial condensation is the separation process in which cooling of a vapor mixture can be used to concentrate the volatile component(s) in the vapor phase and thus the less volatile component(s) in the liquid phase. Rectification or continuous distillation is the separation process which combines successive partial evaporation and condensation steps as obtained by countercurrent treatment of the vapor and liquid phases. The countercurrent contacting of the vapor and liquid phases is adiabatic and may involve integral or differential contact between the phases. Separation process arrangements which use the principles of rectification to separate mixtures are often referred to interchangeably as rectification columns, distillation columns or fractionation columns. Cryogenic rectification is a rectification process which which is carried out at least partly at low temperatures, such as at temperatures at or below 150ºK.

Wie hier verwendet, bezeichnen die Begriffe "oberer Abschnitt" und "unterer Abschnitt" diejenigen Abschnitte einer Kolonne oberhalb bzw. unterhalb der Mitte der Kolonne.As used herein, the terms "upper section" and "lower section" refer to those sections of a column above and below the center of the column, respectively.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des kryogenen Rektifikationssystems gemäß der Erfindung.Fig. 1 is a schematic representation of a preferred embodiment of the cryogenic rectification system according to the invention.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer anderen bevorzugten Ausführungsform des kryogenen Rektifikationssystems gemäß der Erfindung.Fig. 2 is a schematic representation of another preferred embodiment of the cryogenic rectification system according to the invention.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Die Erfindung weist allgemein eine Anordnung mit doppelter Wärmepumpe auf in welcher auf einen hohen Druck gepumpter Sauerstoff, der einen Druck größer als sein kritischer Druck aufweisen kann, sowohl gegen übergangskühlende Eingangsluft als auch übergangskühlenden Stickstoff übergangserwärmt wird. Vorzugsweise weist der übergangskühlende Einsatzluftstrom zwischen 25 und 75 Prozent des übergangskühlenden Fluidstroms in Wärmeaustausch mit dem übergangserwärmenden Sauerstoff auf. Wenn nur Einsatzluft verwendet werden würde, um das gesamte Sauerstoffprodukt übergangszuwärmen, wäre die Sauerstoffausbeute schlecht. Wenn nur Stickstoff verwendet würde, um das gesamte Sauerstoffprodukt übergangszuerwärmen, würde der sich ergebende große Strom an Stickstoffrückfluß die Rückflußanforderungen übersteigen, die erforderlich wären, um die schlechte Ausbeute zu kompensieren, und darüber hinaus würde die nötige Stickstoffkompression große Energiemengen verbrauchen. Um das System zu optimieren, wird mindestens ein Teil der Einsatzluft bei einer mit der Temperatur des übergangsgekühlten Stickstoffs kompatiblen Temperatur übergangsgekühlt. Die Übergangskühlung dieser Einsatzluft in Verbindung mit der Übergangskühlung des Stickstoffs sorgt für die Wärmemenge, die erforderlich ist, um den Produktsauerstoff auf den gewünschten Druck übergangszuerwärmen. Die Aufspaltung zwischen den Einsatzluft- und Stickstoffströmen gegen den übergangserwärmenden Sauerstoff kann variiert und optimiert werden, wobei die Einsatzluftkompressorleistung bei niedrigerem Druckverhältnis gegen die Stickstoffkompressorleistung bei höherem Druckverhältnis und die Basislastluftkompressorleistung oder Rückstromstickstoffkompressorleistung, falls verwendet, abgestimmt werden.The invention generally comprises a dual heat pump arrangement in which oxygen pumped to high pressure, which may be at a pressure greater than its critical pressure, is transition heated against both transition cooling input air and transition cooling nitrogen. Preferably, the transition cooling feed air stream has between 25 and 75 percent of the transition cooling fluid stream in heat exchange with the transition heating oxygen. If only feed air were used to transition heat all of the oxygen product, the oxygen yield would be poor. If only nitrogen were used to transition heat all of the oxygen product, the resulting large flow of nitrogen reflux would exceed the reflux requirements needed to compensate for the poor yield, and furthermore, the necessary nitrogen compression would consume large amounts of energy. To optimize the system, at least a portion of the feed air is transition cooled at a temperature compatible with the temperature of the transition cooled nitrogen. The transition cooling of this feed air, in conjunction with the transition cooling of the nitrogen, provides the amount of heat required to transition heat the product oxygen to the desired pressure. The split between the feed air and nitrogen streams against the transition heating oxygen can be varied and optimized by balancing the lower pressure ratio feed air compressor output against the higher pressure ratio nitrogen compressor output and the base load air compressor output or return flow nitrogen compressor output, if used.

Die Erfindung wird detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird Einsatzluft 100 mittels Durchleiten durch einen Basislastluftkompressor 1 auf einen Druck im Bereich von 4,1 bis 31 bar (60 bis 450 Pfund pro Quadratinch absolut (psia)), vorzugsweise im Bereich von 8,3 bis 31 bar (120 bis 450 psia) aufgedrückt. Komprimierte Einsatzluft 101 wird dann durch ein Reinigungssystem 2 zur Entfernung von hochsiedenden Verunreinigungen, wie beispielsweise Wasserdampf, Kohlendioxid und Kohlenwasserstoffe, geleitet, um gereinigte Einsatzluft 110 zu erzeugen. Ein Teil 114 mit 10 bis 50 Prozent der Einsatzluft wird auf einen erhöhten Druck im Bereich von 8,3 bis 207 bar (120 bis 3000 psia), vorzugsweise im Bereich von 9,7 bis 138 bar (140 bis 2000 psia) mittels Durchleiten durch einen Einsatzluftkompressor 3 aufgedrückt. Die sich ergebende Einsatzluft 115 bei erhöhtem Druck wird mittels indirektem Wärmeaustausch in Wärmetauscher 5 gegen Rücklaufströme gekühlt, und sich ergebende gekühlte Einsatzluft 16 bei erhöhtem Druck wird mittels Durchleiten durch einen Wärmetauscher 8 übergangsgekühlt. Die sich ergebende gekühlte Einsatzluif wird in Kolonne 9 übergeleitet. Die in den Zeichnungen veranschaulichte Ausführungsform stellt eine besonders bevorzugte Ausführungsform dar, bei welcher übergangsgekühlte Einsatzluft 17 von Wärmetauscher 8 durch ein Ventil 102 auf den Druck der Kolonne 9 entspannt wird und mittels Durchleiten durch einen Unterkühler 15 erwärmt. Die sich ergebende erwärmte Einsatzluft 19 wird dann in Kolonne 9 eingeleitet.The invention will be described in detail with reference to the drawings. With reference to the drawings, feed air 100 is introduced by passing it through a Base load air compressor 1 to a pressure in the range of 4.1 to 31 bar (60 to 450 pounds per square inch absolute (psia)), preferably in the range of 8.3 to 31 bar (120 to 450 psia). Compressed feed air 101 is then passed through a purification system 2 to remove high boiling contaminants such as water vapor, carbon dioxide and hydrocarbons to produce purified feed air 110. A 10 to 50 percent portion 114 of the feed air is pressurized to an elevated pressure in the range of 8.3 to 207 bar (120 to 3000 psia), preferably in the range of 9.7 to 138 bar (140 to 2000 psia) by passing through a feed air compressor 3. The resulting feed air 115 at elevated pressure is cooled by indirect heat exchange in heat exchanger 5 against return streams, and resulting cooled feed air 16 at elevated pressure is transition cooled by passing through a heat exchanger 8. The resulting cooled feed air is passed into column 9. The embodiment illustrated in the drawings represents a particularly preferred embodiment in which transition cooled feed air 17 from heat exchanger 8 is expanded to the pressure of column 9 through a valve 102 and heated by passing through a subcooler 15. The resulting heated feed air 19 is then introduced into column 9.

Ein anderer Teil 111 der gereinigten Einsatzluft 110 wird mittels Durchleiten durch Wärmetauscher 5 gekühlt, der sich ergebende Strom 112 wird weiter mittels Durchleiten durch Wärmetauscher 6 gekühlt und die sich ergebende gekühlte gereinigte Einsatzluft 113 wird in Kolonne 9 eingeleitet. Der Fachmann erkennt, daß die Wärmetauscher 6 und 8 alternativ in einem einzelnen Wärmetauscher kombiniert werden können.Another portion 111 of the purified feed air 110 is cooled by passing it through heat exchanger 5, the resulting stream 112 is further cooled by passing it through heat exchanger 6, and the resulting cooled purified feed air 113 is introduced into column 9. Those skilled in the art will recognize that heat exchangers 6 and 8 may alternatively be combined into a single heat exchanger.

Die erste Kolonne oder Hochdruckkolonne 9 arbeitet bei einem Druck im Bereich von 4,1 bis 31 bar (60 bis 450 psia). In der Hochdruckkolonne 9 wird die Einsatzluft mittels kryogener Rektifikation in ein erstes stickstoffreiches Fluid und mit Sauerstoff angereichertes Fluid zerlegt. Mit Sauerstoff angereichertes Fluid wird als Flüssigkeit von dem unteren Abschnitt der Kolonne 9 als Strom 40 abgezogen und mittels Durchleiten durch Wärmetauscher 13 gekühlt. Der sich ergebende Strom 41 wird durch Ventil 103 geleitet und dann als Strom 42 in Kolonne 11 eingeleitet. Erstes stickstoffreiches Fluid wird als Dampf von dem oberen Abschnitt der Kolonne 9 als Strom 104 abgezogen. Ein Teil 105 des ersten stickstoffreichen Dampfes wird in Hauptkondensator 10 mittels indirektem Wärmeaustausch mit siedender Sumpfflüssigkeit von Kolonne 11 kondensiert. Ein erster Teil 106 des sich ergebenden kondensierten stickstoffreichen Fluids wird als Rückfluß in Kolonne 9 zurückgeleitet Ein zweiter Teil 70 des sich ergebenden kondensierten stickstoffreichen Fluids wird mittels Durchleiten durch Wärmetauscher 12 gekühlt. Sich ergebendes stickstoffreiches Fluid 71 wird durch Ventil 107 hindurchgeleitet und dann als Strom 72 in Kolonne 11 eingeleitet.The first column or high pressure column 9 operates at a pressure in the range of 4.1 to 31 bar (60 to 450 psia). In the high pressure column 9, the feed air is separated into a first nitrogen-rich fluid and an oxygen-enriched fluid by cryogenic rectification. Oxygen-enriched fluid is withdrawn as a liquid from the lower section of the column 9 as stream 40 and cooled by passing through heat exchanger 13. The resulting stream 41 is passed through valve 103 and then introduced into column 11 as stream 42. First nitrogen-rich fluid is withdrawn as a vapor from the upper section of the column 9 as stream 104. A portion 105 of the first nitrogen-rich vapor is condensed in main condenser 10 by indirect heat exchange with boiling bottoms liquid from column 11. A first portion 106 of the resulting condensed nitrogen-rich fluid is returned as reflux to column 9. A second portion 70 of the resulting condensed nitrogen-rich fluid is cooled by passing it through heat exchanger 12. Resulting nitrogen-rich fluid 71 is passed through valve 107 and then introduced as stream 72 into column 11.

Die zweite Kolonne oder bei einem niedrigeren Druck arbeitenden Kolonne 11 wird bei einem Druck betrieben, der geringer ist als der Druck der Kolonne 9 und im Bereich von 2,1 bis 7,6 bar (30 bis 110 psia) liegt. In der bei einem niedrigeren Druck arbeitenden Kolonne 11 werden die Einsätze mittels kryogener Rektifikation in ein zweites stickstoffreiches Fluid und ein sauerstoffreiches Fluid getrennt. Zweites stickstoffreiches Fluid wird als Dampfstrom 80 aus dem oberen Abschnitt der Kolonne 11 abgezogen und wird mittels Durchleiten durch die Wärmetauscher 12 und 13 mittels indirektem Wärmeaustausch mit erstem stickstoffreichen Fluid bzw. mit mit Sauerstoff angereichertem Fluid erwärmt. Der sich ergebende zweite stickstoffreiche Strom 81 wird mittels Durchleiten durch die Wärmetauscher 6 und 5 weiter erwärmt und aus dem System als Strom 85 entfernt, welcher als Produktstickstoffgas mit einer Reinheit von allgemein mindestens 95 Prozent und vorzugsweise von mindestens 99 Prozent gewonnen werden kann. Ein Teil 86 von Strom 81, der von dem oberen Abschnitt der bei einem niedrigeren Druck arbeitenden Kolonne oder zweiten Kolonne 11 abgezogen wird, wird zu einem Stickstoffkompressor 4 übergeleitet, wie es nachfolgend vollständiger beschrieben wird.The second or lower pressure column 11 is operated at a pressure less than the pressure of column 9 and in the range of 2.1 to 7.6 bar (30 to 110 psia). In the lower pressure column 11, the feeds are separated into a second nitrogen-rich fluid and an oxygen-rich fluid by cryogenic rectification. Second nitrogen-rich fluid is withdrawn as vapor stream 80 from the upper section of column 11 and is heated by passing through heat exchangers 12 and 13 by indirect heat exchange with first nitrogen-rich fluid and oxygen-enriched fluid, respectively. The resulting second nitrogen-rich stream 81 is further heated by passage through heat exchangers 6 and 5 and removed from the system as stream 85 which can be recovered as product nitrogen gas having a purity of generally at least 95 percent and preferably at least 99 percent. A portion 86 of stream 81 withdrawn from the upper section of the lower pressure column or second column 11 is passed to a nitrogen compressor 4 as more fully described below.

Ein Strom an erstem stickstoffreichen Fluid wird von dem oberen Abschnitt von Kolonne 9 abgezogen. Dieser Strom ist als Strom 50 gezeigt, welcher ein Teil von Strom 104 ist. Strom 50 kann optional von dem Hauptkondensator 10, beispielsweise als Teil eines Flüssigkeitsstroms 106, abgezogen, auf einen höheren Druck gepumpt und durch Wärmetauscher 6 hindurch übergangserwärmt werden, aus welchem er als Strom 51, wie in Fig. 2 veranschaulicht, austritt. Wie in den Zeichnungen gezeigt, wird stickstoffreicher Dampf 50 mittels Durchleiten durch Wärmetauscher 6 erwärmt und tritt von Wärmetauscher 6 als Strom 51 aus. Bei den in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsformen wird ein Teil des Dampfstroms 51 als Strom 52 durch einen Stickstoffexpander 7 hindurchgeleitet, in welchem er auf einen niedrigeren Druck entspannt wird, um Kälte zu erzeugen. Der Hauptteil des Stroms 51 wird als Strom 54 durch Wärmetauscher 5 hindurchgeleitet und dann aus dem System als Strom 55 abgezogen, welcher als Hochdruckstickstoffgas mit einer Reinheit von allgemein mindestens 99 Prozent und vorzugsweise von mindestens 99,9 Prozent gewonnen wird.A stream of first nitrogen-rich fluid is withdrawn from the upper section of column 9. This stream is shown as stream 50 which is part of stream 104. Stream 50 may optionally be withdrawn from main condenser 10, for example as part of liquid stream 106, pumped to a higher pressure and transition heated through heat exchanger 6 from which it exits as stream 51 as illustrated in Figure 2. As shown in the drawings, nitrogen-rich vapor 50 is heated by passing through heat exchanger 6 and exits heat exchanger 6 as stream 51. In the embodiments illustrated in the drawings, a portion of vapor stream 51 is passed as stream 52 through a nitrogen expander 7 in which it is expanded to a lower pressure to produce refrigeration. The majority of stream 51 is passed through heat exchanger 5 as stream 54 and then withdrawn from the system as stream 55 which is recovered as high pressure nitrogen gas having a purity of generally at least 99 percent and preferably at least 99.9 percent.

Bei den in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsformen wird der expandierte erste stickstoffreiche Dampf 53, welcher aus dem Stickstoffexpander 7 ausgeleitet wird, mit Strom 81 kombiniert, um einen kombinierten Strom 82 zu bilden, welcher durch die Wärmetauscher 6 und 5 geleitet wird, wie es oben beschrieben wurde, und aus dem System als Strom 85 ausgeleitet wird. Ein Teil des expandierten ersten stickstoffreichen Dampfes kann auch einen Teil des Stickstoffstroms 86 bilden.In the embodiments illustrated in the drawings, the expanded first nitrogen-rich vapor 53 exiting the nitrogen expander 7 is combined with stream 81 to form a combined stream 82 which is passed through the heat exchangers 6 and 5 as described above and exited from the system as stream 85. A portion of the expanded first nitrogen-rich vapor may also form a portion of the nitrogen stream 86.

Der stickstoffreiche Dampfstrom 86 wird durch den Stickstoffkompressor 4 auf einen Druck im Bereich von 8,3 bis 207 bar (120 bis 3000 psia), vorzugsweise im Bereich von 9,7 bis 138 bar (140 bis 2000 psia) aufgedrückt, und der sich ergebende komprimierte Strom 87 wird mittels Durchleiten durch Wärmetauscher 5 gekühlt, um gekühlten stickstoffreichen Dampfstrom 88 zu bilden, welcher zusätzlich mittels Durchleiten durch Wärmetauscher 8 übergangsgekühlt wird. Sich ergebendes stickstoffreiches Fluid 89 wird als zusätzlicher Rückfluß in Kolonne 9 eingeleitet. Bei den in den Zeichnungen veranschaulichten Ausführungsformen wird stickstoffreiches Fluid 89 zusätzlich durch den Unterkühler 15 unterkühlt, und der sich ergebende unterkühlte Strom 90 wird durch Ventil 108 hindurchgeleitet und dann als Strom 91 als Rückfluß in Kolonne 9 eingeleitet.Nitrogen-rich vapor stream 86 is pressurized by nitrogen compressor 4 to a pressure in the range of 8.3 to 207 bar (120 to 3000 psia), preferably in the range of 9.7 to 138 bar (140 to 2000 psia), and the resulting compressed stream 87 is cooled by passing through heat exchanger 5 to form cooled nitrogen-rich vapor stream 88 which is additionally transition cooled by passing through heat exchanger 8. Resulting nitrogen-rich fluid 89 is introduced as additional reflux into column 9. In the embodiments illustrated in the drawings, nitrogen-rich fluid 89 is additionally subcooled by subcooler 15 and the resulting subcooled stream 90 is passed through valve 108 and then introduced as stream 91 as reflux into column 9.

Sauerstoffreiches Fluid wird als Flüssigkeitsstrom 60 von dem unteren Abschnitt der bei einem niedrigeren Druck arbeitenden Kolonne abgezogen und durch Pumpe 14 auf einen Druck im Bereich von 2,8 bis 207 bar (40 bis 3000 psia), vorzugsweise im Bereich von 2,8 bis 138 bar (40 bis 2000 psia) aufgedrückt. Das sich ergebende sauerstoffreiche Fluid 61 wird dann durch Wärmetauscher 8 hindurchleitet, in welchem es mittels indirektem Wärmeaustausch mit übergangskühlender Einsatzluft bei erhöhtem Druck und übergangskühlendem komprimiertem stickstoffreichem Fluid übergangserwarmt wird, welches das zweite stickstoffreiche Fluid von der zweiten Kolonne enthält und auch das erste stickstoffreiche Fluid von der ersten Kolonne enthalten kann. Das sich ergebende übergangsgekühlte sauerstoffreiche Fluid 62 wird mittels Durchleiten durch Wärmetauscher 5 weiter erwärmt und als Produkthochdrucksauerstoffgas 63 mit einer Reinheit im Bereich von 70 bis 99,9 Prozent, vorzugsweise im Bereich von 90 bis 99,5 Prozent, gewonnen.Oxygen-rich fluid is withdrawn as liquid stream 60 from the lower section of the lower pressure column and pressurized by pump 14 to a pressure in the range of 2.8 to 207 bar (40 to 3000 psia), preferably in the range of 2.8 to 138 bar (40 to 2000 psia). The resulting oxygen-rich fluid 61 is then passed through heat exchanger 8 in which it is transition heated by indirect heat exchange with transition-cooling feed air at elevated pressure and transition-cooling compressed nitrogen-rich fluid which contains the second nitrogen-rich fluid from the second column and may also contain the first nitrogen-rich fluid from the first column. The resulting transition-cooled oxygen-rich fluid 62 is further heated by passing it through heat exchanger 5 and recovered as product high-pressure oxygen gas 63 having a purity in the range of 70 to 99.9 percent, preferably in the range of 90 to 99.5 percent.

Eine Computersimulation der Erfindung wurde unter Verwendung der Ausführungsform der Erfindung, wie sie in Fig. 1 veranschaulicht ist, durchgeführt, und die Ergebnisse dieses Beispiels sind in Tabelle I dargestellt, in welcher die Stromnummern denjenigen von Fig. 1 entsprechen. Das Beispiel ist für veranschaulichende Zwecke dargestellt und soll nicht beschränkend wirken. TABELLE I Bezeichnung des Stroms Normierter molarer Durchfluß Druck bar Temp (ºK)A computer simulation of the invention was performed using the embodiment of the invention as illustrated in Figure 1 and the results of this example are presented in Table I in which the stream numbers correspond to those of Figure 1. The example is presented for illustrative purposes and is not intended to be limiting. TABLE I Flow designation Normalized molar flow Pressure bar Temp (ºK)

Mittels der Verwendung der Doppelwärmepumpenanordnung gemäß dieser Erfindung, bei welcher sauerstoffreiches Fluid mit hohem Druck sowohl gegen übergangskühlende Einsatzluft als auch übergangskühlenden Stickstoff übergangserwärmt wird, kann nun eine kryogene Rektifikationsanlage bei höheren Drücken als herkömmlich verwendet betrieben werden, während eine verbesserte Ausbeuteeffizienz gegenüber herkömmlichen Anlagen, die bei höheren Drücken als herkömmlich verwendet arbeiten, erzielt wird.By using the dual heat pump arrangement of this invention, in which high pressure oxygen-rich fluid is transition heated against both transition cooling feed air and transition cooling nitrogen, a cryogenic rectification plant can now be operated at higher pressures than conventionally used, while achieving improved yield efficiency over conventional plants operating at higher pressures than conventionally used.

Claims (9)

1.Verfahren zur Tieftemperatur-Rektifikation zum Erzeugen von Hochdruckprodukt bei dem:1.Cryogenic rectification process for producing high pressure product in which: (A) ein unter erhöhtem Druck stehender Einsatzluftstrom (110) übergangsgekühlt und sich ergebendes Einsatzluftfluid (17, 19, 113) in eine bei hohem Druck arbeitende Kolonne (9) eingeleitet wird;(A) a feed air stream (110) under increased pressure is transition-cooled and the resulting feed air fluid (17, 19, 113) is introduced into a column (9) operating at high pressure; (B) Einsatzluft in der bei hohem Druck arbeitenden Kolonne (9) mittels Tieftemperatur-Rektifikation in erstes stickstoffreiches Fluid und mit Sauerstoff angereichertes Fluid zerlegt wird;(B) feed air is separated in the column (9) operating at high pressure by means of low-temperature rectification into first nitrogen-rich fluid and oxygen-enriched fluid; (C) erstes stickstoffreiches Fluid (72) und mit Sauerstoff angereichertes Fluid (42) in eine bei einem niedrigeren Druck arbeitende Kolonne (11) eingeleitet und darin mittels Tieftemperatur-Rektifikation in zweites stickstoffreiches Fluid und sauerstoffreiches Fluid zerlegt werden;(C) first nitrogen-rich fluid (72) and oxygen-enriched fluid (42) are introduced into a column (11) operating at a lower pressure and separated therein by means of cryogenic rectification into second nitrogen-rich fluid and oxygen-rich fluid; (D) zweites stickstoffreiches Fluid (80, 86) von der bei einem niedrigeren Druck arbeitenden Kolonne (11) abgezogen wird; und(D) withdrawing a second nitrogen-rich fluid (80, 86) from the column (11) operating at a lower pressure; and (E) sauerstoffreiches Fluid (60) von der bei einem niedrigeren Druck arbeitenden Kolonne (11) abgezogen wird, das sauerstoffreiche Fluid auf einen höheren Druck aufgedrückt wird, und ein übergangserwärmtes Fluid (63) als Hochdruck-Produktsauerstoff gewonnen wird;(E) withdrawing oxygen-rich fluid (60) from the column (11) operating at a lower pressure, pressurizing the oxygen-rich fluid to a higher pressure, and recovering a transition-heated fluid (63) as high-pressure product oxygen; dadurch gekennzeichnet, daßcharacterized in that - in dem Verfahrensschritt (D) ferner das zweite stickstoffreiche Fluid (86) verdichtet wird, das verdichtete zweite stickstoffreiche Fluid (87) übergangsgekühlt wird, und das sich ergebende zweite stickstoffreiche Fluid (91) in die bei hohem Druck arbeitende Kolonne (9) eingeleitet wird, und- in process step (D) the second nitrogen-rich fluid (86) is further compressed, the compressed second nitrogen-rich fluid (87) is transition cooled, and the resulting second nitrogen-rich fluid (91) is introduced into the high pressure column (9), and - in dem Verfahrensschritt (E) ferner das aufgedrückte sauerstoffreiche Fluid (61) mittels indirektem Wärmeaustausch mit der übergangskühlenden, unter erhöhtem Druck stehenden Einsatzluft (115) und dem übergangskühlenden, verdichteten, zweiten stickstoffreichen Fluid (87) erwärmt wird.- in process step (E), the pressurized oxygen-rich fluid (61) is further heated by means of indirect heat exchange with the transition-cooling, pressurized feed air (115) and the transition-cooling, compressed, second nitrogen-rich fluid (87). 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ferner übergangsgekühlte, unter erhöhtem Druck stehende Einsatzluft (18) durch indirekten Wärmeaustausch mit dem übergangsgekühlten, verdichteten, zweiten stickstoffreichen Fluid (89) erwärmt wird, um das zweite stickstoffreiche Fluid zu unterkühlen, bevor das Einsatzluftfluid und das zweite stickstoffreiche Fluid in die bei hohem Druck arbeitende Kolonne (9) eingeleitet werden.2. The method of claim 1, further comprising heating transition-cooled, elevated pressure feed air (18) by indirect heat exchange with the transition-cooled, compressed, second nitrogen-rich fluid (89) to produce the second nitrogen-rich fluid before the feed air fluid and the second nitrogen-rich fluid are introduced into the column (9) operating at high pressure. 3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem erstes stickstoffreiches Fluid (104) von dem oberen Teil der bei hohem Druck arbeitenden Kolonne (9) abgezogen und als Stickstoffprodukt gewonnen wird.3. A process according to claim 1, wherein the first nitrogen-rich fluid (104) is withdrawn from the upper part of the high pressure column (9) and recovered as nitrogen product. 4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem erstes stickstoffreiches Fluid (107) verflüssigt, auf einen höheren Druck aufgedruckt und übergangserwärmt wird, bevor es als Stickstoffprodukt (55) gewonnen wird.4. The method of claim 3, wherein the first nitrogen-rich fluid (107) is liquefied, pressurized to a higher pressure and transition-heated before being recovered as a nitrogen product (55). 5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem erstes stickstoffreiches Fluid (52) von dem oberen Teil der bei hohem Druck arbeitenden Kolonne (9) abgezogen, zur Erzeugung von Kälte expandiert und mittels indirektem Wärmeaustausch mit Einsatz (111, 112) erwärmt wird, der dann in die bei hohem Druck arbeitende Kolonne eingeleitet wird.5. A process according to claim 1, wherein first nitrogen-rich fluid (52) is withdrawn from the upper part of the high pressure column (9), expanded to produce cold and heated by indirect heat exchange with feed (111, 112) which is then introduced into the high pressure column. 6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Durchflußmenge der zum Ubergangskühlen benutzten Einsatzluft 25 bis 75 Prozent der Durchflußmenge des gesamten zum Übergangskühlen benutzten Fluids in dem Wärmeaustausch mit übergangserwärmendem sauerstoffreichem Fluid ausmacht.6. The process of claim 1 wherein the flow rate of the transition cooling feed air is 25 to 75 percent of the flow rate of the total transition cooling fluid in the heat exchange with transition heating oxygen-rich fluid. 7. Vorrichtung zur Tieftemperatur-Rektifikation zum Erzeugen von Hochdruckprodukt mit:7. Device for low-temperature rectification to produce high-pressure product with: (A) einem Einsatzluftverdichter (1, 3), einem Wärmetauscher (5, 6, 8), einer ersten Kolonne (9) und einer Anordnung zum Überleiten von Einsatzluft von dem Einsatzluftverdichter zu dem Wärmetauscher und von dem Wärmetauscher zu der ersten Kolonne;(A) a feed air compressor (1, 3), a heat exchanger (5, 6, 8), a first column (9) and an arrangement for transferring feed air from the feed air compressor to the heat exchanger and from the heat exchanger to the first column; (B) einer zweiten Kolonne (11) und einer Anordnung zum Überleiten von Fluid von der ersten Kolonne zu der zweiten Kolonne;(B) a second column (11) and means for transferring fluid from the first column to the second column; (C) einer Pumpe (14), einer Anordnung zum Überleiten von Fluid von der zweiten Kolonne (11) zu der Pumpe und von der Pumpe zu dem Wärmetauscher; und(C) a pump (14), means for transferring fluid from the second column (11) to the pump and from the pump to the heat exchanger; and (D) einer Anordnung zum Gewinnen von Fluid von dem Wärmetauscher (5, 6, 8);(D) means for recovering fluid from the heat exchanger (5, 6, 8); dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ferner versehen ist mitcharacterized in that the device is further provided with (E) einem Stickstoffverdichter (4), einer Anordnung zum Überleiten von Fluid von der zweiten Kolonne (11) zu dem Stickstoffverdichter, von dem Stickstoffverdichter zu dem Wärmetauscher (5, 6, 8) und von dem Wärmetauscher zu der ersten Kolonne (9).(E) a nitrogen compressor (4), an arrangement for transferring fluid from the second column (11) to the nitrogen compressor, from the nitrogen compressor to the heat exchanger (5, 6, 8) and from the heat exchanger to the first column (9). 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner versehen mit einer Unterkühlungsanordnung (15), durch die sowohl die Anordnung zum Überleiten von Fluid von dem Einsatzluftverdichter (1, 3) zu dem Wärmetauscher (5, 8) und zu der ersten Kolonne (9), als auch die Anordnung zum Überleiten von Fluid von dem Stickstoffverdichter (4) zu dem Wärmetauscher und der ersten Kolonne verlaufen.8. Apparatus according to claim 7, further provided with a subcooling arrangement (15) through which both the arrangement for transferring fluid from the feed air compressor (1, 3) to the heat exchanger (5, 8) and to the first column (9) and the arrangement for transferring fluid from the nitrogen compressor (4) to the heat exchanger and the first column pass. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner versehen mit einer Anordnung zum Abziehen und Gewinnen von Fluid von dem oberen Teil der ersten Kolonne (9).9. Apparatus according to claim 7, further comprising means for withdrawing and recovering fluid from the upper part of the first column (9).
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